1. Sci. Adv.：碳纳米管包覆无定形TiO2
碳纳米管表现了优异的性质，因此在许多领域都是可能产生革命性的突破，但是碳纳米管材料本征的黑色无法满足审美/时尚要求，而且碳纳米管材料具有易燃性，严重的阻碍了碳纳米管材料在有氧高温环境中的应用。有鉴于此，清华大学张如范等报道将碳纳米管表面修饰一层无定形TiO2，实现了具有结构色的碳纳米管。当调节TiO2层的厚度，导致碳纳米管及碳纳米管构成的膜实现了可控的明亮颜色。
本文要点：
1）通过表面修饰无定形TiO2构建的材料具有优异的耐用性，能够经受2000次洗涤测试过程和10个月高强度紫外光照射。TiO2包覆的碳纳米管具有优异的防火性能，能够忍耐8小时的防火效果。
2）这种具有结构色和优异防火性能的碳纳米管显著改善碳纳米管的性能，能够扩展碳纳米管的应用领域。
Fengxiang Chen, et al, Superdurable and fire-retardant structural coloration of carbon nanotubes, Sci Adv 2022, 8(26),
DOI: 10.1126/sciadv.abn5882
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abn5882
2. Nature Commun.：MIL-53型MOF的晶化机理
MOF具有广泛的结构和化学组分变化能力，因此为材料的设计和调控用于气体分离、存储、催化提供机会。自从MOF材料被发现以来的二十多年，人们对MOF材料合成过程中的成核与生长机理并不了解。解释MOF的晶化过程机理需要从分子级别了解反映试剂如何开始转化为产物，这种机理在溶液条件更加困难和挑战。有鉴于此，瑞士保罗谢勒研究所（PSI）Vitaly L. Sushkevich、Jeroen A. van Bokhoven等报道通过结合原位时间分辨高分辨率质谱、X射线衍射、NMR，从分子级别研究MIL-53(Al)的生成机理。
本文要点：
1）与正常的想法不同，作者发现MIL-53的晶化是通过固相转变和自发释放Al原子的方式进行，并且作者发现DMF水解产物甲酸和二甲基胺的作用。
2）这项研究说明合成MOF的复杂晶化过程，在不同的情况需要按照实际情况结合先进的原位表征技术对沿着不同晶化时间的晶化起始、成核、生长过程进行表征。
Salionov, D., Semivrazhskaya, O.O., Casati, N.P.M. et al. Unraveling the molecular mechanism of MIL-53(Al) crystallization. Nat Commun 13, 3762 (2022)
DOI: 10.1038/s41467-022-31294-4
https://www.nature.com/articles/s41467-022-31294-4
3. Angew：仿生Ti3C2Tx Mxene基离子二极管薄膜用于高效渗透能量转换
具有离子二极管行为的生物启发的不对称纳米流体离子通道可以提高渗透能量(所谓的蓝能)的转换，特别是如果它们可以容易地构建和修饰的话。二维(2D)金属碳化物和氮化物，称为MXenes，结合了亲水表面和可调表面电荷特性，提供了一种制备不对称纳米流体离子通道的捷径。近日，华南理工大学Jian Xue，清华大学王海辉教授报道了Ti3C2Tx Mxene的离子二极管效应，这是一种以类石墨烯的2D过渡金属碳化物。
本文要点：
1）通过选择性地从Ti3AlC2 MAX相中去除Al层来制备Ti3C2Tx Mxene。得益于水相合成路线，得到的Ti3C2Tx MXene纳米片结合了亲水表面、Lewis酸性的钛位置和表面的端羟基，这不仅赋予了表面带负电荷的表面，而且还提供了快速和选择性的离子传输的优点。更重要的是，这种合成路线提供了一个独特的机会来改变层间纳米通道的电荷极性和表面电荷密度。
2）从Ti3C2Tx MXene衍生而来，研究人员设计了一种由正电荷MXene(PCM)和负电荷MXene(NCM)层组成的仿生多相MXene膜(BHMXM)，并实现了整流离子传输(整流比高达15.4)。
3）Mxene基离子二极管薄膜可以被认为是半导体系统中更常见的“p-n结”的流体模拟。采用非凡的离子整流技术，应用于渗透能量转换，基于BHMXM的发电机可以通过混合合成海水和河水产生8.6 W m-2的超高功率密度。对于500倍的盐度梯度，功率密度可达17.8 W m-2，高于大多数最先进的2D层状和3D多孔纳米流体膜的性能。
这项工作不仅为开发具有离子二极管行为的可控和可扩展的2D纳米流体膜铺平了道路，而且为基于膜的能量收集、海水淡化和先进的分离技术提供了重要的指导意义。
Li Ding, et al, Bioinspired Ti3C2Tx MXene-Based Ionic Diode Membrane for High-Efficient Osmotic Energy Conversion, Angew. Chem. Int. Ed. 2022
DOI: 10.1002/anie.202206152
https://doi.org/10.1002/anie.202206152
4. Angew：电子性质可调的有机氟化合物中的Zr-oxo节点提供有效的·OH物种以增强甲烷羟基化
甲烷在温和条件下直接转化为高附加值含氧物已引起人们的广泛兴趣。然而，由于载体金属物种上的C-H键容易被过度激活，目标产物的过度氧化通常是不可避免的。近日，中科院大连化物所Xiaodong Wang，Jian Lin，贵州大学Chun Zhu发现UiO-66 MOFs催化剂可以通过具有可调电子性质的Zr-oxo的作用，在过氧化氢氧化剂的作用下，有效地将CH4羟基化为CH3OOH、HOCH2OOH和CH3OH。
本文要点：
1）结果表明，引入不同的配体（分别为NH2-BDC、H2-BDC和NO2-BDC），在不改变其几何结构的情况下，同时引起了这些Zr-oxo结点的电子性质的变化，这是由于MOF材料具有结构清晰、金属-氧结点密度高、配体可调等优点。
2）实验和理论研究相结合的结果表明，与UiO-66-NH2或UiO-66-NO2催化剂相比，带有H2-BDC配体的UiO-66-H催化剂能够提供适中的电子密度来产生有效的·OH物种。
3）可调谐的Zroxo-·OH中心比Zr-oxo节点对甲烷的吸附和活化效率更高，因此具有最高的羟基化含氧物产率和100%的选择性。因此，这项工作对金属-氧节点的独有电子性质与DSOM反应性能之间的关系提供了深刻的见解。
Geqian Fang, et al, Zr-oxo Nodes of MOFs with Tunable Electronic Properties Provide Effective •OH Species for Enhanced Methane Hydroxylation, Angew. Chem. Int. Ed. 2022
DOI: 10.1002/anie.202205077
https://doi.org/10.1002/anie.202205077
5. Angew：质子驱动的细胞内DNA纳米骨架动态组装以实现溶酶体干扰
开发与生物过程相结合的材料化学系统有望作为一种合理调节溶酶体功能的有效方法。有鉴于此，天津大学仰大勇教授开发了一种由细胞内质子驱动的DNA纳米骨架的动态组装策略，并将其与溶酶体介导的内吞途径/溶酶体成熟相结合，以实现对于溶酶体功能的合理调节，即溶酶体干扰。
本文要点：
1）通过溶酶体介导的内吞作用，具有酸响应性半i-motif的DNA纳米骨架能够进入溶酶体，并在溶酶体酸性条件的触发下组装成聚集体以实现长期保留。
2）与此同时，质子的消耗也会导致溶酶体酸性降低和水解酶活性减弱，从而缓解核酸药物在被干扰溶酶体中的降解，有效地提高基因沉默效果。综上所述，该研究能够为通过将亚细胞微环境与精确可编程组装系统进行耦合以实现溶酶体干扰提供新的借鉴和参考。
Yuhang Dong. et al. Lysosome Interference Enabled by Proton-Driven Dynamic Assembly of DNA Nanoframework inside Cells. Angewandte Chemie International Edition. 2022
DOI: 10.1002/anie.202207770
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202207770
6. Angew：空间电荷转移策略高性能烷烃荧光传感
目前人们希望发展能够进行快速、高灵敏度、选择性、在线、实时探测惰性烷烃气体的新方法，但是烷烃气体存在光电/电化学惰性的特点导致其探测具有非常大的挑战。有鉴于此，陕西师范大学房喻等报道首次实现了高性能荧光薄膜传感器，这种传感器的设计基于空间电荷转移TSCT（space charge transfer）荧光传感分子。
本文要点：
1）通过静态荧光、飞秒瞬态吸收、理论计算等方法结合，验证设计的U型分子随着极性增加，呈现连续TSCT动力学。此外，这种分子中的受体-供体之间具有互锁的面-面结构，有助于气体分子在薄膜中传输。
2）设计的荧光薄膜传感器件的戊烷检测限为~10 ppm，整体的检测时间小于5 s，干扰问题基本可以忽略，实现了超高的稳定性，说明设计机理的可行性。传感器件的体积非常小（3.7 cm3），能够在室温工作，具有非常好的节能优势。
Zhaolong Wang, et al, Through-Space Charge Transfer: A New Way to Develop High-Performance Fluorescence Sensing Film towards Opto-Electronically Inert Alkanes, Angew. Chem. Int. Ed. 2022
DOI: 10.1002/anie.202207619
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202207619
7. AM：III-V量子点实现近红外快速光探测
胶体量子点的能带能够调控而且能够通过溶液相加工，因此胶体量子点被认为是具有前景的IR光探测器材料，但是目前胶体量子点的响应能力速度比Si或者InGaAs材料更低。其中，II-VI型胶体量子点材料的较高介电常产生屏蔽作用和电容，导致缓慢的电荷抽取速率；III-V型胶体量子点材料具有更低的介电常数，因此可能更好的用于快速光探测。
有鉴于此，多伦多大学Edward H. Sargent和F. Pelayo García de Arquer等报道发现InAs量子点材料由于没有钝化的表面和难以控制的过度掺杂，导致产生共价性的不平衡的电荷传输，影响光探测性能。通过两性配体修饰表面结构，改善量子点的光探测性能。
本文要点：
1）通过使用两性配体修饰量子点的表面，发现能够同时控制In和As的界面悬垂化学键，因此构建的新型InAs量子点实现了较高的载流子传输能力（0.04 cm2 V-1 s-1），与PbS量子点相比介电常数降低4倍，在940 nm的外量子效率达到30 %。因此构建了光二极管实现了高达2 ns的快速响应能力，是目前最快的光二极管。
Bin Sun, wt al, Fast Near-Infrared Photodetection using III-V Colloidal Quantum Dots, Adv. Mater. 2022
DOI: 10.1002/adma.202203039
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202203039
8. AM：Pd-Sb纳米片高性能双功能电催化醇氧化
发展高性能乙醇氧化电催化剂、ORR电催化剂对于直接乙醇燃料电池至关重要，但是目前这种催化剂的发展仍具有非常大的挑战。有鉴于此，厦门大学黄小青、中科院物理所苏东、南京师范大学李亚飞等报道发展一种新型Pb-Sb六方纳米片催化剂，能够显著增强阴极/阳极电催化性能。
本文要点：
1）通过详细的表征发现，催化剂的结构为Pd8Sb3，这种催化剂在多种醇的催化氧化反应中性能都显著提高，而且Pd8Sb3/C在EOR反应中实现了优异的比容量（29.3 mA cm-2）和质量活度（4.5 mgPd-1），性能分别比Pd/C催化剂的性能提高7.0倍、11.3倍，比Pt/C的性能提高9.8倍、3.8倍。
2）通过原位电化学红外表征（ATR-SEIRAS）表征发现，Pd8Sb3/C能够改善EOR的C2反应路径。通过DFT计算模拟，Pd8Sb3/C的优异EOR性能是因为Pd-Sb纳米结构产生的，这项工作为发展高性能电催化剂提供引导和帮助。
Ying Zhang, et al, Rhombohedral Pd–Sb Nanoplates with Pd-Terminated Surface: An Efficient Bifunctional Fuel-Cell Catalyst, Adv. Mater. 2022
DOI: 10.1002/adma.202202333
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202202333
9. AM：电化学原位聚合构建准固态混合电解质的固体电池
通过Lewis酸的盐引发电化学反应池的固体电解液原位聚合，为解决电解质润湿问题、获得活性电解液提供方法，通过将含有前驱体和电化学惰性结构的原料通过原位聚合的方式合成复合固体聚合物电解质HSPE（Hybrid solid-state polymer electrolytes），能够选择性增强或者强化电解液的全部组分，同时避免对于较高程度的聚合或者较长的聚合时间。
有鉴于此，康奈尔大学Lynden A. Archer等报道通过Lewis酸Al(OTf)3催化含有1,3-二氧五环的纳米SiO2颗粒进行原位聚合生成HSPE，研究其合成、结构、化学动力学、电化学性能等问题。
本文要点：
1）通过小角X射线散射表征发现SiO2颗粒均匀分散在1,3-二氧五环中，通过具有时间分辨率的机械强度测试，观测聚合反应动力学，发现通过加入纳米粒子，能够改变开环聚合的反应微动力学。通过连接在SiO2纳米粒子表面的聚乙二醇与聚1,3-二氧五环之间的强相互作用实现共聚合，同时将纳米粒子组装在其中。研究1,3-二氧五环的聚合反应过程，发现这种方式同样能够实现1,3-二氧五环的聚合-解聚合。
2）在含有HNP、LiNO3、LiTFSI的时候，1,3-二氧五环开环聚合，构建Li|HSPE|Cu电化学半电池，研究这种原位生成HSPE的性能。发现这种半电池的库伦效率达到99 %，而且能够长期稳定的进行电化学循环。作为验证性的电池概念模型，使用S-聚丙烯腈复合材料作为阴极，构建了固态Li-S全电池，发现原位聚合的Li|HSPE|SPAN电池具有优异的循环性能，为发展通过原位聚合用于具有较高机械强度的固体聚合物电解质、实现高性能全固体电池提供经验。
Nyalaliska W. Utomo, Yue Deng, Qing Zhao, Xiaotun Liu, Lynden A. Archer, Structure and Evolution of Quasi-Solid-State Hybrid Electrolytes Formed Inside Electrochemical Cells, Adv. Mater. 2022
DOI: 10.1002/adma.202110333
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202110333
10. AEM：坚固的自支撑单离子聚合物电解质助力高温下的高安全性镁电池
可充电镁电池（RMBs）具有优异的热稳定性和较低的金属镁负极枝晶形成倾向，在高温专用电池领域具有巨大潜力。而能够在高温（>100 ℃）条件下稳定工作的镁离子导电电解质的开发是高温RMBs的关键。近日，中科院青岛能源所崔光磊研究员，青岛科技大学Xinhong Zhou提出了一种聚环氧氯丙烷基三酸甘油酯增塑的自支撑聚合物电解质（PECH-OMgCl@G3 SSPE），能够在高温下实现高安全性的RMBs。
本文要点：
1）这种坚固耐用的聚合物电解质具有4.8V(vs Mg2+/mg)的扩展电化学稳定窗口，镁离子迁移数（tMg2+）达到了0.79，以及高度可逆的镀镁/剥离性能。
2）用PECH-OMgCl@G3 SSPE组装的Mo6S8//Mg电池不仅在评估温度下甚至高达150 °C都能正常工作，而且由于其优越的尺寸热稳定性和不可燃性，在滥用条件下还显示出高安全性。
这种SSPE设计理念为实现高安全性的RMBs在高温下工作提供了一条有希望的途径，这是推动RMBs应用的一个重要里程碑。
Xuesong Ge, et al, Robust Self-Standing Single-Ion Polymer Electrolytes Enabling High-Safety Magnesium Batteries at Elevated Temperature, Adv. Energy Mater. 2022
DOI: 10.1002/aenm.202201464
https://doi.org/10.1002/aenm.202201464
11. AEM：利用高负载量Ni原子中心催化剂的固体电解质装置实现工业级CO2电还原
过渡金属原子中心催化剂（ASCs）是一类新型的CO2电还原催化体系，但由于难以同时达到工业级电流密度和高选择性，阻碍了其实际应用。近日，北京大学郭少军教授报道了一种在具有高负载Ni-N3位点的3D多孔纳米碳上以几百克规模低成本生产Ni-ASCs的新策略，以工业级电流密度和高选择性极大地促进了CO2电还原为CO。
本文要点：
1）结果表明，虽然高负载(Ni- ASCs/4.3wt.%)和低负载(Ni- ASCs/0.8wt.%)的Ni- ASCs在H电池中对CO（FECO）的法拉第效率都在95%以上，但在流动电池中，当电流密度为343.9 mA cm−2时，Ni- ASCs/0.8wt.%只能获得43.6%的FECO，显著低于Ni- ASCs/4.3wt.%（95.1%，533.3 mA cm−2）。因此首次揭示了在工业级电流密度下，高负载单原子位对高选择性CO2电还原的促进作用。
2）研究表明，Ni-ASCs/4.3wt.%基膜电极组件在360.0 mA cm−2的工业级电流密度下表现出优异的耐久性，这是已报道的基于ASCs的膜电极系统中实现CO2电还原CO的最佳性能之一。
Shuguang Wang, et al, Industrial-Level CO2 Electroreduction Using Solid-Electrolyte Devices Enabled by High-Loading Nickel Atomic Site Catalysts, Adv. Energy Mater. 2022
DOI: 10.1002/aenm.202201278
https://doi.org/10.1002/aenm.202201278
12. ACS Nano：用于可拉伸的、导电的和生物相容的纳米复合材料的晶须状金纳米片的简易和可放大合成
贵金属纳米材料已被研究用作可拉伸、导电和生物相容性纳米复合材料的导电填料。然而，由于它们的高逾渗阈值和低固有电导率，它们作为导电填充材料的性能远不理想。此外，大规模生产的困难是它们实际应用的另一个关键障碍。近日，首尔大学Dae-Hyeong Kim，Taeghwan Hyeon报道了一种简单、可扩展的晶须金纳米片（W-AuNSs）的合成方法，该方法能够满足所有上述要求。
本文要点：
1）W-AuNSs由金组成，因此具有生物相容性。此外，它们的尺寸也大于电子平均自由程，可以通过简单的过程大规模合成。
2）为了研究复合材料的逾渗阈值和拉伸性，使用两种聚合物制备了两种纳米复合材料:聚苯乙烯(PS)和医用级热塑性聚氨酯(TPU)。利用PS基纳米复合材料(PNC)可以确定W-AuNSs具有较低的渗流阈值。研究人员利用TPU基纳米复合材料验证了W-AuNSs作为可伸缩导电纳米复合材料的填充材料的理想特性。用W-AuNSs制备的TNCs比用AuNSs制备的TNCs具有更高的导电性和延伸性。
3）通过在W-AuNSs TNCs表面添加包覆一层Pt的W-AuNSs（W-AuNSs@Pt），其电荷存储容量可达83 mC/cm2，而阻抗降低了约30倍。此外，通过动物实验验证了可伸缩纳米复合生物电极的体内实用性，成功地进行了电生理记录和电刺激。
Chaehong Lim, et al, Facile and Scalable Synthesis of Whiskered Gold Nanosheets for Stretchable, Conductive, and Biocompatible Nanocomposites, ACS Nano, 2022
DOI: 10.1021/acsnano.2c00880
https://doi.org/10.1021/acsnano.2c00880
